Die Erdbebennachweise nach Fukushima

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Nach jedem bedeutenden Ereignis in einem Kernkraftwerk im Ausland stellt sich die Frage der Übertragbarkeit auf die schweizerische Situation und der notwendigen Lehren, die daraus abzuleiten sind. Nach dem Erdbeben und dem Tsunami in Fukushima hat das ENSI unter anderem verfügt, dass die Kernkraftwerk-Betreiber die Beherrschung von Erdbeben und dem erdbebenbedingten Versagen von Stauanlagen nachweisen müssen.

Bei der Analyse von Ereignissen im Ausland und der Ableitung von Massnahmen für die Schweiz ist gemäss der geltenden Rechtslage ein in Abhängigkeit der Gefährdungslage abgestuftes Vorgehen massgebend.

 

Vorgeschriebene Überprüfungen nach einem Ereignis

Nach bedeutenden Ereignissen, die auf der internationalen Störfall-Bewertungsskala INES der Stufe 2 oder höher zugeordnet sind, muss in einem zweiten Schritt die Erreichung der Ausserbetriebnahmekriterien überprüft werden. Der Bewilligungsinhaber muss nach Art. 2 Abs. 1 Bst. c der Verordnung des UVEK über die Methodik und die Randbedingungen zur Überprüfung der Kriterien für die vorläufige Ausserbetriebnahme von Kernkraftwerken („Ausserbetriebnahmeverordnung“, SR 732.114.5) die Auslegung seines Kernkraftwerks im Hinblick auf die Kernkühlbarkeit bei Störfällen, die Integrität des Primärkreislaufs und die Integrität des Containments untersuchen. Während der dafür nötigen Analysen kann das Kernkraftwerk weiter betrieben werden. Die Ausserbetriebnahme erfolgt, wenn die Analysen zeigen, dass die Dosisgrenzwerte nach Art. 94 Abs. 3–5 und Art. 96 Abs. 5 der Strahlenschutzverordnung nicht eingehalten werden. Allfällige Nachrüstmassnahmen sind umzusetzen, während das Kernkraftwerk abgeschaltet ist.

Auch wenn die Ausserbetriebnahmekriterien nicht erreicht werden, muss das Ereignis gemäss Art. 33 Abs. 1 Bst. a der Kernenergieverordnung (KEV, SR 732.11) bezüglich der Auswirkungen auf die Sicherheit und insbesondere auf das Risiko bewertet werden. Im Rahmen dieser Ereignisanalyse sind die nötigen Massnahmen zur Gewährleistung bzw. Erhöhung der Sicherheit abzuleiten. Sowohl die Ereignisanalyse als auch die Umsetzung der daraus abgeleiteten Massnahmen können im vorliegenden Fall vorgenommen werden, während das Kernkraftwerk in Betrieb ist.

 

Überprüfung der Auslegung bezüglich Erdbeben

Gestützt auf die Ausserbetriebnahmeverordnung hat das ENSI am 18. März 2011 verfügt, dass die Kernkraftwerke die sicherheitstechnische Beherrschung eines 10‘000-jährlichen Erdbebens nachweisen.

Grundlage für die Gefährdungsannahmen bildeten der neue Erdbebenkatalog des Schweizerischen Erdbebendienstes SED und die im Rahmen des PEGASOS Refinement Projects PRP erhobenen Standortdaten (Zwischenresultate).

Bis zum 30. November 2011 waren die Erdbebenfestigkeitsnachweise (Fragilities) für die Ausrüstungen und Strukturen, die zur Beherrschung des 10‘000-jährlichen Erdbebens relevant sind, zu überprüfen und einzureichen. Grundlage bildeten die neuen seismischen Gefährdungsannahmen sowie die aktuell verfügbaren Erkenntnisse aus Japan.

Der Nachweis der Beherrschung des 10‘000-jährlichen Erdbebens war mit Hilfe der neu bestimmten Erdbebenfestigkeitsnachweise bis zum 31. März 2012 neu zu führen. Dafür galten folgende Randbedingungen:

  • Für den Nachweis der Beherrschung des 10‘000-jährlichen Erdbebens sind nur jene Ausrüstungen und Strukturen für die Nachweisführung zugelassen, deren Festigkeit für die neuen seismischen Gefährdungsannahmen nachgewiesen wurde.
  • Es ist der Ausfall der externen Stromversorgung zu unterstellen.
  • Es ist nachzuweisen, dass die Anlage in einen sicheren Zustand überführt werden kann und dieser Zustand ohne Zuhilfenahme externer Notfallschutzmittel während mindestens 3 Tagen stabil gehalten werden kann.
  • Interne Notfallschutzmassnahmen können für die Nachweisführung nur zugelassen werden, wenn sie vorbereitet sind, genügend grosse Zeitfenster zur Durchführung vorhanden sind und die dafür erforderlichen Hilfsmittel auch nach einem 10‘000-jährlichen Erdbeben zur Verfügung stehen.
  • Die Berechnung der aus dem Störfall resultierenden Dosis erfolgt aufgrund der während des Analysezeitraums freigesetzten radioaktiven Stoffe.

 

Überprüfung der Auslegung bezüglich der Kombination von Erdbeben und Hochwasser

In der Verfügung vom 1. April 2011 hat das ENSI ausserdem gefordert, dass zusätzlich auch die Kombination von Erdbeben mit Hochwasser zu betrachten sei, wobei das Hochwasser ausgelöst wird durch ein erbebenbedingtes Versagen von Stauanlagen im Einflussbereich des Kernkraftwerks.

Der Nachweis konnte auf zwei verschiedene Arten geführt werden:

  • Variante 1 Für alle Stauanlagen, welche die Kernkraftwerke potenziell gefährden können, ist nachzuweisen, dass bei einem 10‘000-jährlichen Erdbeben eine unkontrollierte Wasserabgabe ausgeschlossen werden kann. Der Erdbebennachweis ist gemäss der BWG-Richtlinie (heute Bundesamt für Energie BFE) zur Sicherheit von Stauanlagen zu führen. In Abweichung von der BWG-Richtlinie sind die seismischen Gefährdungsannahmen auf der Grundlage des neuen, strengeren Erdbebenkataloges des SED zu ermitteln.
  • Variante 2 Falls bei einem 10‘000-jährlichen Erdbeben ein unkontrollierter Wasserabfluss nicht ausgeschlossen werden kann, ist der Nachweis für die Beherrschung der Kombination von Erdbeben und Versagen der Stauanlagen im Einflussbereich des Kernkraftwerks zu führen. Dafür gelten folgende Randbedingungen:
  1. Für den Nachweis des Störfalles sind nur jene Ausrüstungen und Strukturen für die Nachweisführung zugelassen, deren Festigkeit für die neuen seismischen und hydrologischen Gefährdungsannahmen nachgewiesen wurde.
  2. Es ist das augenblickliche, vollständige Versagen der Stauanlagen zu unterstellen.
  3. Es ist der Ausfall der von der Flutwelle betroffenen Kühlwasserfassungen zu unterstellen.
  4. Es ist der Ausfall der externen Stromversorgung zu unterstellen.
  5. Es ist nachzuweisen, dass die Anlage in einen sicheren Zustand überführt werden kann und dieser Zustand ohne Zuhilfenahme externer Notfallschutzmittel während mindestens 3 Tagen stabil gehalten werden kann.
  6. Interne Notfallschutzmassnahmen können nur für die Nachweisführung zugelassen werden, wenn sie vorbereitet sind, genügend grosse Zeitfenster zur Durchführung vorhanden sind und die dafür erforderlichen Hilfsmittel auch nach der Kombination von Erdbeben und Versagen der Stauanlagen zur Verfügung stehen.
  7. Die Berechnung der aus dem Störfall resultierenden Dosis erfolgt aufgrund der während des Analysezeitraums freigesetzten radioaktiven Stoffe.

Nicht Gegenstand der Ausserbetriebnahmeverordnung ist der Erdbebennachweis für die Brennelementlagerbecken. Deshalb hat das ENSI in seiner dritten Verfügung vom 5. Mai 2011 unter anderem gefordert hat, dass die Kernkraftwerke bis zum 31. März 2012 zusätzlich die Auslegung der Brennelementlagerbecken, -gebäude und -kühlsysteme zu überprüfen hatten.

Der Prüfumfang wurde wie folgt spezifiziert:

  • Es sind alle Brennelementbeckenanschlüsse und -verbindungen unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Betriebszustände zu identifizieren, deren Versagen zu einem Füllstandsabfall im Brennelementlagerbecken führen kann. Weiter sind die Auswirkungen der einzelnen Leckagepfade zu bewerten. Darauf basierend ist festzulegen, für welche Brennelementbeckenanschlüsse und -verbindungen eine seismische Requalifikation zu erbringen ist.
  • Es ist aufzuzeigen, dass ein allfälliger Füllstandsabfall wegen Leckagen in der Beckenauskleidung durch die vorhandenen Einspeisesysteme kompensiert werden kann.